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Elektrotechnik - Einführung Wechselstrom

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Elektrotechnik

Einführung Wechselstrom

Inhaltsverzeichnis

Für die Einführung der bisherigen Größen, Gesetze und Verfahren, sowie aller Berechnungsgrundlagen wurde bisher immer die Gleichstromtechnik herangezogen. In der alltäglichen Praxis jedoch findet die Gleichstromtechnik kaum Anwendung. Die Verarbeitung von Informationen durch elektrische Signale, sowie Erzeugung, Übertragung und Nutzung von elektrischer Energie erfolgt fast ausschließlich mit Hilfe der Wechselstromtechnik, welche auszeichnet, dass zeitliche veränderliche Spannungen und Ströme genutzt werden. 

Dabei muss man ein wenig differenzieren:

  • Periodische Spannungen und Ströme werden vorzugsweise in der Energietechnik angewandt und haben eine sinusförmige Erscheinung.
  • Nicht periodische Signale werden hingegen besonders in der Informationstechnik eingesetzt.

Aufgrund der sinusförmigen Erscheinung spricht man bei ersterem auch von der Sinusstromtechnik. In diesem Bereich werden alle Verfahren berücksichtigt, in denen alle Ströme und Spannungen sinusförmig zeitveränderlich sind. 

Die Eigenschaften eines Sinusnetzwerkes sind:

  • Die von den Quellen gelieferten Sinusgrößen [Anregungsgrößen] weisen die gleiche Frequenz auf.
  • Es wird vernachlässigt, dass Induktivitäten, Kapazitäten und Widerstände nur in großflächigen Anordnungen auftreten können.
  • Die elektrischen Eigenschaften der Elemente im Netzwerk sind unabhängig von ihren Klemmgrößen und der Zeit.
  • Der Zustand des Netzwerks lässt sich als eingeschwungen bezeichnen. 

Sind diese vier Voraussetzungen erfüllt, so sind auch die betreffenden Reaktionsgrößen wie die Spannung oder die Ströme im Netz Sinusgrößen mit einer gleichen Frequenz und Anregungsgrößen. 

Periodische Zeitfunktionen

Man kann elektrische Vorgänge unterteilen in zeitunabhängige Vorgänge, wie es bei Gleichströmen und Gleichspannung der Fall ist und in zeitabhängige Vorgänge, wie sie bei der Wechselstromtechnik auftreten. 

Wichtig

Die zeitabhängigen Vorgänge unterscheidet man weiter in nicht periodische Abläufe, wie Schaltvorgänge, und periodische Abläufe, die sich zeitlich wiederholen. 

In diesem Kapitel werden zeitlich periodische Vorgänge mit Hilfe eines periodischen Stromes $ i(t) $ beschrieben. 

Um die Wirkung einer periodischen Größe beurteilen zu können, reicht häufig schon die Kenntnis eines Kennwerts dieser Größe. Besonders der arithmetische Mittelwert dient als Werkzeug zur Aufteilung von periodischen Größen in Wechselgrößen und Mischgrößen. 

Im kommenden Kurstext wird neben dem arithmetischen Mittel auf einige weitere Größen eingegangen, welche die Grundlage für spätere Berechnungsvorgänge darstellen.